Цель создания РЦ Обсерватория экологической безопасности формирование интегрированной образовательной и исследовательской системы в области экологической безопасности и устойчивого развития регионов. Оборудование РЦ позволяет проводить исследования загрязненности: атмосферы, природных и антропогенных сточных вод, почвы, оценивать токсикологическую опасность природных и антропогенных вод с использованием биологических методов – оптических биоэлектронных систем, исследовать биологические жидкости, экстракты тканей животных и растений, а также отдельных типов биомолекул, применяемых для экологического тестирования и оценки загрязнения окружающей среды. Специализированное программное обеспечение позволяет решать задачи связанные с оценкой экологического ущерба, переносом загрязняющих веществ, моделированием процессов загрязнения окружающей среды. Особую актуальность проведение исследований в области экологической безопасности, обеспечение ранней диагностики и оперативного предупреждения угроз экологической безопасности получило в последние годы, когда во всем мире отмечается рост числа природных и техногенных катастроф, экстремальных гидрометеорологических явлений, сопровождавшихся человеческими жертвами, материальными потерями и огромным экологическим ущербом.

Ресурсный центр Обсерватория экологической безопасности включает:

I. Лидарный комплекс. Состоит из мобильного лидарного комплекса на базе автомобиля и стационарного лидарного комплекса, расположенного в астрономической башне Факультета географии и геоэкологии. Данный модуль позволяет получить результаты лидарного зондирования, которые представляются на дисплее в виде содержания аэрозолей, размера их частиц, содержания переменных газов, вертикального профиля скорости и направления ветра, что позволяет определить направление и скорость распространения загрязнителей. Таким образом, лидарное зондирование позволяет получить достаточно полную экологическую информацию о загрязнениях в атмосфере. Оборудование комплекса позволит проводить исследования с целью оценки трансграничных переносов загрязняющих веществ, оценки вклада судоходства в загрязнение атмосферы, исследование суточных и сезонных колебаний шапки загрязнений над мегаполисами и др. « Постоянные члены сетей EARLINET - European Aerosol Research Lidar Network и сети ACTRiS - Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network отметили высокие возможности лидарного оборудования РЦ Обсерватория экологической безопасности СПбГУ, что позволило СПбГУ стать полноправным членом сетей EARLINET и ACTRIS, первой станцией на территории России.

Фотографии лидарного комплекса

Схемы алгоритма работы аэрозольного и ветрового лидаров

II. Биоэлектронный комплекс. Использование оборудования комплекса обеспечивает проведение фундаментальных исследований в области экологической физиологии, экотоксикологии бентосных беспозвоночных, задач, связанных с оценками биологических эффектов антропогенного воздействия на водные экосистемы. Применение биологических методов позволяет проводить объективную оценку уровня токсикологической опасности природных и биологически очищенных сточных вод в реальном времени.
Биоэлектронный комплекс оснащен морскими и пресноводными аквариумами для длительного содержания гидробионтов. В комплексе имеется: полярная аквариальная (температура воды от 4 до 12°С); умеренная аквариальная (температура воды от 16 до 21°С); тропическая аквариальная (температура воды от 22 до 28°С).

Фотографии биоэлектронного комплекса

Cписок видов, белое море

III. Химико-аналитический комплекс. Комплекс оборудования химико-аналитического комплекса обеспечивает проведение исследований с целью разработки новых подходов для оценки состояния и мониторинга водных экосистем,позволяет выполнять идентификацию низкомолекулярных соединений различной природы, микроэлементов и «тяжелых металлов», проводить исследования биологических компонентов и морфологических структур, в том числе биологического загрязнения. Оборудование позволяет обеспечить обучение и исследования по изучению миграции в окружающей среде неспецифических загрязняющих веществ, в частности, продуктов превращений в донных отложениях, в почвах, продуктов синтеза вредного цветения водорослей и т.п.

IV. Биохимический комплекс. Оборудование биохимического блока предназначено для исследования биологических жидкостей, экстрактов тканей животных и растений, а также отдельных типов биомолекул, применяемых для экологического тестирования и оценки загрязнения окружающей среды. Комплекс оборудования обеспечивает проведение фотометрических, спектрофотометрических, флуориметрических, титриметрических, электрофоретических и других исследований при анализе белков, нуклеиновых кислот, аминокислот и олигонуклеотидов, метаболитов, активности ферментов, изучении разнообразия множественных форм биомолекул, их изменении под воздействием токсических факторов.

V. Эколого-математический комплекс. Специализированное программное обеспечение эколого-математического комплекса позволяет решать различные задачи, связанные с анализом и обработкой информации лидарной сети, математическим моделированием процесса переноса загрязняющих веществ и ситуационным моделированием процессов загрязнения окружающей среды. Комплекс оснащен современным оборудованием с установкой современных интерактивных досок, оборудования для презентаций, видеостеной высокого разрешения.

Направления исследований

Биоэлектронный комплекс

  • Ранняя диагностика и оперативное предупреждение угроз экологической безопасности
  • Биомониторинг и контроль состояния окружающей среды (водная среда, атмосфера) с использование телеметрических биоэлектронных систем экологической безопасности
  • Выявление зон экологического риска в водных объектах
  • Оценка уровней антропогенного воздействия на водные экосистемы
  • Проведение модельных экспериментов по пределам обнаружения экологической опасности
  • Оценка уровня токсикологической опасности природных и биологически очищенных сточных вод в реальном времени
  • Создание новых образовательных программ, обучение студентов работе с современным оборудованием 

Лидарный комплекс

  • Оценка трансграничных переносов загрязняющих веществ
  • Оценка эмиссий загрязняющих веществ от стационарных и мобильных источников
  • Оценка осредненной загрязненности атмосферы большого города на примере Санкт-Петербурга
  • Дистанционное определение скорости и направления ветра на различных высотах
  • Оценка экологической опасности объектов и зон экологического риска в атмосферы
  • Методы ранней диагностики и оперативного предупреждения о неспецифических угрозах экологической безопасности
  • Создание новых образовательных программ, обучение студентов работе с современным оборудованием 

Биохимический комплекс

  • Оценка экологической напряженности окружающей среды биохимическими методами с использованием биологических тест-объектов
  • Разработка новых биохимических тест-систем для оценки загрязнения окружающей среды
  • Локальный хронический и экспресс-мониторинг зон экологического неблагополучия
  • Оценка интегрального (сочетанного) и индивидуального загрязнения среды поллютантами различной природы
  • Разработка и реализация новых образовательных программ для студентов, специализирующихся в области биохимии, молекулярной биологии, экологии и экотоксикологии. Ознакомление с возможностями современного биохимического высокотехнологичного оборудования

Биохимические методы

Спектрофотометрия и колориметрия

Качественный и количественный анализ аминокислот и белков:

Анализ спектров белков и аминокислот с идентификацией аминокислот, поглощающих в ультрафиолете, по методу четвертых производных

Анализ небелковых компонентов в составе сложных белков, таких как порфирины, ионы меди, коферменты и др.

Количественный метод Лоури для оценки содержания белка в образце с привязкой к разным стандартам (бычий сывороточный альбумин и др.). Калибровочные эксперименты рассчитываются методом линейной регрессии

Количественный метод Бредфорда  для оценки содержания белка в образце

Другие колориметрические методы определения содержания белка: биуретовый в разных модификациях, Лоури в разных модицикациях, метод Ониши и Бэра и др.

Двухволновые количественные методы оценки концентрации белка в сложных многокомпонентных смесях: Варбурга и Кристиана, Эрисмана, Кэлба и Бернлора, Витейкера и Гранума

Спектрофотометрическими методами можно анализировать также образцы нуклеиновых кислот и их компонентов

Люминесцентные методы

Флуориметрия 

Качественный и количественный анализ флуорогенных аминокислот, белков, содержащих флуорогенные аминокислоты и флуорогенных небелковых компонентов и исследование качественных изменений макромолекул , связанных с изменением их конформации. 

Методы центрифугирования 

Методы дифференциального центрифугирования для выделения отдельных фракций биопрепаратов (образцы объемом до 1,5 — 2,0 мл с ускорением до 14 000 g, образцы объемом до 15 мл с ускорением до 2 750 g)

Метод центрифужной ультрафильтрации с использованием пробирочных концентраторов для разделения растворов макромолекул с выделением фракции с определенной молекулярной массой.